Новий двигун може утримувати супутник на орбіті нескінченно, використовуючи атмосферу

Плазмовий двигун, який бере пальне з розрідженої атмосфери навколо себе, добре пройшов лабораторні тести й моделювання, ідеться в докторській дисертації Франческо Романо зі Штутгартського університету, опублікованій на arXiv 1 липня 2026 року. Робота досліджує, чи може супутник залишатися на дуже низькій орбіті нескінченно, не маючи запасів пального.

Чому дуже низька орбіта складна

Дуже низька навколоземна орбіта (VLEO), приблизно 100-450 км над Землею, дає чіткіші знімки дистанційного зондування та дешевший зв’язок, а опір атмосфери сам зводить із орбіти неактивні супутники. Той самий опір гальмує й робочі апарати, яким тому потрібна тяга майже безперервно. Електрореактивна тяга, що «дихає» атмосферою (ABEP), обертає проблему на рішення: збирати розріджене повітря, перетворювати його на плазму й викидати назад.

Атомарний кисень і три конструкції повітрозабірників

Найскладніше - атомарний кисень (AO). Ультрафіолет розщеплює молекули кисню на окремі атоми, які роз’їдають електроди, сітки прискорення та катоди звичайних двигунів Холла. Катод нейтралізує заряд апарата; без нього викинуті йони повертаються назад і двигун втрачає тягу.

Романо випробував три повітрозабірники: підсилену воронку, що ловить розріджені частинки; компактний шестикутний дифузний забірник із титанового сплаву з покриттям; і спекулярний забірник, параболічне дзеркало з графітовим або кремнеземним покриттям, яке відбиває частинки прямо в двигун. Переміг спекулярний: у тесті з атомарним киснем, аргоном і азотом він зібрав близько 94,3% частинок, а нахил на 15 градусів знизив ефективність лише на 8%.

Плазмовий струмінь без нейтралізатора

Для самого двигуна Романо запозичив ідею з медицини: антену birdcage, схожу на ті, що використовують в апаратах МРТ. Вона дозволила ввести в плазму 99% підведеної електроенергії, чого звичайні дротяні котушки не можуть, бо їхній реактивний опір частину потужності губить. Соленоїд виштовхує плазму назад квазінейтральним струменем, тож окремий нейтралізатор не потрібен. У вакуумній камері з концентрацією газів VLEO двигун давав стабільну плазму за 50-60 Вт радіочастотної потужності.

Що обіцяють розрахунки для Землі та Марса

За розрахунками дисертації, двигун міг би утримувати супутник між 190 і 250 км нескінченно, споживаючи менш ніж 1,6 кВт. Мету ілюструє супутник GOCE: він працював на дуже низькій орбіті з ксеноновим іонним двигуном і зрештою вичерпав пальне. Над Марсом, де в атмосфері переважає вуглекислий газ, модель підтримує нескінченну роботу на висоті 120-160 км.

Гарантій, що двигун вийде з лабораторії, немає, але, за текстом дисертації, комерційні застосування стануть реальними, якщо технологію перевірять і доведуть у польоті.